在 O(n) 中搜索 std::map 以获取部分键

Question

我有一张 (C++ 14) 地图

using MyTuple = tuple<A, B, C>;
map<MyTuple, MyData>

其中MyTuple 具有明显的operator<()，它首先比较 A，然后是 B，然后是 C。

我想做一个O(ln N) 搜索匹配某个常量(a, b) 的键。显然，如果有的话，它们将是连续的。所以基本上我想要

map<MyTuple, MyData> my_map = GetMyData();
tuple<A, B> my_key = make_tuple(a, b);
auto iter = my_map.lower_bound_if([my_key](const MyTuple& key) {
    if (get<0>(my_key) == get<0>(key) &&
        get<1>(my_key) == get<1>(key)) {
        return true;
    }
    return false;
});
while( /* iter.first is still an (a,b) */) {
    // Do something with iter.
    // Increment iter.
}

但是map::lower_bound_if 没有函数，而map::find 和map::lower_bound 却是一个完整的MyTuple。我可以（粗暴地）找到一个比我的数据中的任何值都低的 C 值，尽管随着时间的推移这很脆弱。我可以自己编写函数，尽管它可能取决于我当前的本地实现 std::map。

我错过了一个明显的解决方案吗？

更新

我接受的解决方案是在比较函数（透明运算符函子）中使用部分关键数学运算，这是自 C++14 以来的新功能，并且花费的时间比我愿意承认的要长。 This article 是一个很好的心理破冰者，this SO question 在我理解后也很好。

基本见解是考虑一组对象，这些对象按对象的某个键排序。例如，一组员工的排序键为employee.id。我们希望能够搜索员工或整数 id。因此，我们创建了一个 bool operator()() 结构，其中包含我们可能想要比较的各种方式。然后重载决议完成剩下的工作。

在我的例子中，这意味着我可以提供使我的代码工作所需的严格的总排序，而且还提供一个只强制部分排序的比较器，我只用于lower_bound() 查找。因为额外的比较器不提供严格的总排序，所以它不适合，例如，find()，除非我们的意思是“查找其中之一”。

顺便说一句，我在提出我的问题后意识到这在某种程度上有点愚蠢。我想要一个O(ln n) 查找但想使用不同的排序功能。这不能保证有效：它取决于我提供的排序函数，它确实提供了一个排序，它是严格总排序的子排序。如果我不这样做，它显然会失败。这就是为什么没有O(ln n) 函数find_if() 的原因，因为它只能是线性的。

确实，透明运算符仿函数的技术很聪明，但确实取决于程序员提供的不比子排序差。

Answer 1

在c++14中你可以使用search on a partial key的重载：

struct CompareFirstTwo {
    using is_transparent = void;
    bool operator()(const tuple<A, B, C>& lhs, const tuple<A, B, C>& rhs) const ...
    bool operator()(const tuple<A, B>& lhs, const tuple<A, B, C>& rhs) const ...
    bool operator()(const tuple<A, B, C>& lhs, const tuple<A, B>& rhs) const ...
};

在调用equal_range 时使用上面的比较器忽略元组中的第三个字段。

Answer 2

一种方法是为 C 设置“您喜欢的任何值”，使用 lower_bound，并注意您要查找的值可能在 lower_bound 之前和之后，因此您可能需要执行一些操作符 - - 找到第一个，就像使用 operator++ 找到最后一个一样？提前找到范围的操作数量不会改变，但是如果您想迭代它们并动态测试 的结尾，则会有提前开销。

显然，如果 C 是一个与可能的最低 C 相比的“hacky”值，这将是方便但不是必需的，因为这会使向后搜索更快，但我们已经减轻了您的脆弱风险？

另一种选择是制作您自己的地图容器。外部映射将由 索引，内部映射由 索引。

然后您可以添加自己的方法来使用 实现整个地图的索引和迭代；并使用现有的 方法在索引时返回内部映射，或者将迭代器作为 lower_bound 和 upper_bound 的结果返回，然后可以将其用作所有 的范围。

Answer 3

如果您的订单在f(xa, xb) 时x {xa, xb, xc} 始终为< 而不是y {ya, yb, yc}（反之为>），则变得容易。将其视为“先按 A 和 B 排序”。

那么你只需要知道你的最大和最小C 值。

在lower_bound(a, b, MIN_C) 和upper_bound(a, b, MAX_C) 之间进行搜索。或者，如 cmets 中所建议的那样

元组的映射到C到MyData的映射？ ——弗拉德·范斯坦

会起作用的。